工科物理教程 上 110学时版PDF电子书下载

（下册） 2

第Ⅰ篇　工科物理导论 2

〈物理之窗〉 新中国的重大科技成果 2

（上册） 2

一、热现象 2

9.1　热现象与热运动 2

第9章　热运动的统计描述 2

第Ⅳ　篇热学 2

二、热现象的宏观规律 3

〈物理趣闻〉壮观的“和平”号“流星雨” 4

第1章　物理世界 5

三、分子热运动的物理图象 6

1.1　物理学导论 6

一、物理学理论 6

二、物理学理论的统一 7

三、支配宇宙运行的四种基本相互作用 9

四、粒子物理的标准模型 10

二、生活中的统计规律 10

一、统计规律的概念 10

9.2　统计规律 10

三、统计规律的描述 12

〈热门话题〉夸克及“渐近自由”现象 12

一、物理学为技术的形成提供科学原理 14

1.2　物理学与工程技术 14

四、统计规律的特点 14

1.3　物质的物理图象 15

二、物理学影响技术进行的路线 15

三、物理学左右技术的实施方案 15

一、宏观、微观、介观、宇观 15

一、平衡态与状态参量 16

9.3　理想气体状态方程 16

二、理想气体状态方程 17

〈课间小憩〉梦幻神奇的纳米技术 17

〈课间小憩〉真实气体的范德瓦耳斯方程 18

9.4　压强和温度的微观意义 19

二、物质形态的分类 19

一、理想气体的微观模型 19

二、压强的微观本质 20

三、温度的微观本质 22

三、实物与场 24

一、运动自由度 25

9.5　理想气体的内能 25

1.4　中华人民共和国法定计量单位 25

一、法定计量单位的构成 26

二、能量均分定理 26

三、理想气体的内能 27

9.6　麦克斯韦速率分布律 29

一、分子速率分布的实验测定 29

二、量纲和量纲分析 29

二、麦克斯韦速率分布律 30

内容提要 32

练习1　物理世界 32

三、三种统计速率 34

〈趣味物理〉方均根速率与大气成分 35

9.7　平均自由程与碰撞频率 36

一、理想模型　模型化方法 37

2.1　质点运动学的基本概念 37

第2章 时间 空间与运动学 37

第Ⅱ篇 力学 37

内容提要 38

练习9　热运动的统计描述 39

二、参考系 坐标系 39

三、时间 40

四、空间 41

10.1　准静态过程 44

第10章　热力学 44

二、准静态过程的功 46

一、准静态过程 46

五、速度 46

三、热量Q 49

六、加速度 50

10.2　热力学第一定律 50

一、等体过程 52

二、等压过程 53

三、等温过程 56

2.2　圆周运动的角量描述 57

一、圆周运动的角量描述 57

四、绝热过程 57

二、角量与线量的关系 59

2.3　质点运动的描述 60

一、运动描述的相对性　伽利略变换 60

〈物理之窗〉液化气体 60

10.3　循环过程 61

一、循环过程的一般概念 61

二、描述运动的一般方法 64

二、卡诺循环 65

二、运动学的解题方法 68

2.4　质点运动学的解题思路与方法 68

一、运动学的两类问题 68

10.4　热力学第二定律 69

一、自然过程的不可逆性 70

二、热力学第二定律及其微观意义 70

10.5　熵与熵增加原理 72

一、宏观态与微观态 72

〈趣味物理〉枪打落猴 74

二、热力学概率与熵 75

内容提要 75

三、熵增加原理 76

〈物理学家〉L．玻耳兹曼 77

练习2　时间　空间与运动学 77

内容提要 78

练习10　热力学 79

第3章　牛顿运动定律 85

3.1　物体运动状态变化的原因 85

第Ⅴ篇　波动 86

第11章　简谐运动 86

11.1　简谐运动及其特征 86

一、弹簧振子及其运动分析 86

一、力的概念 86

二、简谐运动的特征 87

二、介绍几种常见的力 87

〈趣味物理〉斜拉桥的奥妙 91

11.2　简谐运动的描述方法 91

一、简谐运动方程 91

3.2　牛顿运动定律 92

一、牛顿第一定律 92

〈物理学家〉I．牛顿 93

二、牛顿第二定律 94

三、牛顿第三定律 96

四、牛顿运动定律的适用范围 97

二、振动曲线 98

三、旋转矢量 99

3.3　质点动力学的两类问题及解题方法 99

一、两个同方向、同频率简谐运动的合成 103

11.3　简谐运动的合成 103

二、两个同方向、不同频率简谐运动的合成拍现象 105

〈趣味物理〉摩擦的巧用 105

内容提要 108

内容提要 108

练习3　牛顿运动定律 110

练习11　简谐运动 110

4.1　力的时间累积效应 115

第12章　波的传播规律 115

12.1　机械波传播的物理图象 115

第4章　守恒定律 115

一、质点的动量定理 116

一、弹性介质模型 116

二、横波与纵波 118

三、机械波传播的物理图象 118

12.2　波动的描述方法 118

二、质点系的动量定理 119

一、波动的几何描述 119

二、波动曲线 120

三、动量守恒定律 120

四、动量守恒定律的应用—火箭飞行原理 121

4.2　质点的动量矩定理和动量矩守恒定律 123

一、质点对定点的动量矩 123

二、外力对定点的力矩 123

三、质点对定点的动量矩定理 124

三、波动方程 124

四、质点的动量矩守恒定律 125

〈课间小憩〉彗-木世纪相撞 126

4.3　力的空间累积效应 127

一、功的概念 128

12.3　波的能量特征 129

12.4　波的干涉 130

二、质点的动能定理 130

〈物理趣闻〉孤立波与孤立子 131

一、波的叠加原理 131

二、波的干涉 132

三、保守力的功 势能 134

三、驻波 136

四、质点系的功能原理 139

〈课间小憩〉音乐声学 140

12.5　波的衍射 142

五、机械能守恒与转换定律 143

〈物理之窗〉对称性和守恒定律 144

一、电磁波的理论预见 144

12.6　电磁波 144

六、普遍能量守恒与转换定律 145

二、赫兹实验 145

三、电磁波的基本性质 146

四、玻印廷矢量S 147

五、电磁波谱 148

〈课间小憩〉红外技术 149

内容提要 150

12.7　多普勒效应 151

练习4　守恒定律 152

内容提要 153

练习12　波的传播规律 156

第5章　刚体的定轴转动 160

5.1　刚体运动的基本概念 161

一、刚体模型 161

二、刚体的运动 161

三、转动惯性的量度——转动惯量 162

第13章　光的波动性 162

一、光线　光速 163

13.1　几何光学简介 163

二、几何光学的基本定律 164

三、几种光学器件的成像原理 166

一、刚体定轴转动的特点与研究思路 166

5.2　刚体定轴转动的运动学规律 166

二、刚体定轴转动的运动学规律 167

一、刚体定轴转动的转动定律 170

5.3　刚体定轴转动的动力学规律 170

〈趣味物理〉水利工程中的弧形闸门 174

13.2　光波的物理图象 174

一、原子发光机理　波列 174

二、刚体定轴转动的动量矩定理 动量矩守恒定律 175

二、光程 176

13.3　光的干涉 177

一、光干涉概述 177

二、杨氏双缝干涉 179

三、刚体定轴转动的功能原理　机械能守恒定律 179

三、薄膜干涉 182

内容提要 183

练习5　刚体的定轴转动 185

13.4　光的衍射 189

一、单缝的夫琅禾费衍射 190

第6章　静电场 194

第Ⅲ篇　电磁学 194

二、光栅的夫琅禾费衍射 195

二、起电 电荷守恒定律 195

6.1　电荷及其相互作用 195

一、电荷的量子化 195

三、点电荷间的相互作用规律 197

6.2 从力的观点描述电场的物质性——电场强度E 198

一、电场强度E 198

二、电场线 199

三、电场强度的计算方法 200

〈趣味物理〉无镜头摄影技术 201

三、光学仪器的分辨率 204

6.3　静电场的高斯定理 206

13.5　光的偏振性 206

一、自然光和偏振光 206

一、电场强度通量Фe 206

二、起偏与检偏 207

二、高斯定理 208

三、马吕斯定律 208

四、布儒斯特定律 209

内容提要 211

一、静电场力做功的特性 213

6.4　从功能观点描述电场的物质性——电势U 213

练习13　光的波动性 213

二、电势U 214

三、静电场的环路定理 216

四、电势的计算方法 216

五、等势面 219

六、电场强度和电势的关系 电势梯度 220

一、静电感应与静电平衡 223

6.5　静电场中的导体 223

第Ⅵ篇　近代物理 223

第14章　相对论基础 223

14.1　狭义相对论的两条基本原理和洛伦兹变换 223

二、表面电荷的分布特性 224

一、两条基本原理 224

二、洛伦兹变换 225

三、静电屏蔽 226

〈物理学家〉A．爱因斯坦 226

〈课间小憩〉等电势与高压带电作业 228

一、电介质的极化 231

6.6　静电场中的电介质 231

14.2　相对论时空观 233

一、同时性的相对性 233

〈课间小憩〉导电性塑料 233

二、电极化强度 233

二、时间度量的相对性 时间膨胀 234

三、电介质中的电场强度 234

四、有电介质时的电场基本定理 235

〈趣味物理〉孪生子效应 237

〈物理之窗〉新型智能材料——电流变液 238

三、空间度量的相对性 长度收缩 238

6.7　导体的电容　电场能量 240

一、孤立导体的电容 240

四、两种时空观 240

一、相对论性动量 241

14.3　相对论动力学结论 241

二、电容器 241

二、相对论运动方程 243

三、电容器的串、并联 243

三、质量和能量的关系 244

四、电场能量 245

四、动量和能量的关系 246

内容提要 248

内容提要 249

练习14　相对论基础 250

第15章　量子物理基础 253

练习6　静电场 253

15.1　普朗克量子论 254

一、黑体辐射 254

第7章　恒定磁场 254

二、普朗克量子论 256

〈物理学家〉M．普朗克 258

15.2　光的波粒二象性 259

一、光电效应的实验规律 259

二、爱因斯坦光子学说 261

7.1　恒定电流的基本概念 262

一、电流的形成 262

二、电流密度 262

三、欧姆定律的微分形式 263

四、电源电动势 264

三、康普顿效应 265

7.2　磁场 265

一、磁现象 265

二、激发磁场的场源 266

三、从力的观点描述磁场的物质性——磁感强度B 268

15.3　量子力学引论 269

一、德布罗意的物质波假说 269

〈课间小憩〉地磁场 270

〈物理学家〉L．德布罗意 271

7.3　电流激发磁场的基本规律 272

一、毕奥-萨伐尔定律 272

二、海森伯不确定关系 272

〈物理学家〉W．海森伯 274

三、物质波波函数的统计解释 275

二、运动电荷产生的磁场 277

一、高斯定理 278

7.4　表述磁场性质的两条定理 278

四、薛定谔方程及其应用 278

二、安培环路定理 280

7.5　磁场对运动电荷和载流导线的作用 284

一、带电粒子在磁场中的运动 284

〈物理之窗〉扫描隧穿显微镜（STM） 286

二、霍耳效应 287

一、氢原子光谱规律 288

15.4　氢原子 288

三、磁场对载流导线的作用 安培定律 289

二、玻尔氢原子理论 289

〈物理学家〉N波尔 291

四、磁场对载流线圈的作用 磁力矩 294

三、氢原子的量子力学描述 295

〈趣味物理〉电磁轨道炮 295

一、三类磁介质 297

7.6　磁介质对磁场的影响 297

三、介质中的安培环路定理 298

二、磁介质的磁化 298

15.5　多电子原子中的电子分布 299

一、斯特恩—盖拉赫实验 电子自旋 299

四、铁磁质 300

二、四个量子数 301

三、多电子原子的壳层结构 301

内容提要 302

内容提要 304

练习7　恒定磁场 304

第8章　电磁感应及电磁场 305

练习15　量子物理基础 307

第16章　物理学原理在近代工程技术中的应用 313

16.1　激光 313

8.1　电磁感应的实验研究 313

一、激光的形成机理 314

一、实验现象观察 314

二、实验结果分析 315

一、法拉第电磁感应定律 316

8.2　电磁感应的基本定律 316

二、激光器的结构 317

〈物理学家〉M．法拉第 318

三、激光器件 319

〈课间小憩〉我国第一台激光器 320

二、楞次定律 322

四、激光的特性与应用 322

16.2　射线无损检测的物理基础 323

8.3　动生电动势 323

一、X射线的性质 324

二、X射线的产生 325

三、X射线的衰减规律 325

四、X射线检测原理 326

一、感应电场 感生电动势 327

五、X射线照相方法和灵敏度 327

8.4　感生电动势 327

16.3　铁磁质材料的磁粉无损检测 329

一、磁粉检测的特点与应用范围 329

二、涡电流 330

二、磁粉检测的基本原理 330

三、被检工件的磁化方法 331

四、磁粉检测灵敏度与影响因素 332

〈物理之窗〉电磁悬浮技术 333

16.4　液体渗透检测的物理原理 333

一、液体的表面性质 333

二、液体渗透检测的基本原理 334

8.5　互感与自感 334

一、互感 334

四、影响检测灵敏度的因素 335

三、液体渗透检测的操作过程 335

二、自感 337

16.5　现代光学检测 337

一、细线（丝）直径的检测 337

二、全息无损检测 338

8.6　磁场的能量 340

〈物理之窗〉阿尔法磁谱仪 342

16.6　超声波检测 342

8.7　麦克斯韦电磁场理论 343

一、超声波的种类和传播波形 343

一、位移电流 344

二、超声波的特征参量 344

二、全电流安培环路定理 346

三、超声波换能器 348

〈物理学家〉J．麦克斯韦 348

三、麦克斯韦方程组 349

四、超声波无损检测 349

内容提要 351

五、超声波物位（液位）测量 351

练习8　电磁感应及电磁场 353

附录 353

附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值 353

附录Ⅱ 常用数学公式 355

附录Ⅲ　1901—2006年诺贝尔物理学奖获得者 358

附录 359

附录Ⅰ 基本物理常量及有关数据的计算用值 359

附录Ⅱ 常用数学公式 360

索引 364

索引 373

参考文献 381